9º ENACOR – Encontro Nacional de Conservação Rodoviária

Natal - RN

PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM TRECHO EXPERIMENTAL COM SISTEMA ANTI-REFLEXÃO DE TRINCAS

Luis Eduardo Paiva Severo1; Paulo Ruwer

1; Rui Juarez Klein

1; Fernando Pugliero Gonçalves

2

Apresenta-se a construção de um trecho experimental que contempla a restauração de pavimentos

com sistemas anti-reflexão de trincas (SART). Duas grelhas distintas estão sendo testadas, uma

grelha de poliéster (geogrelha) e outra grelha de fibra de vidro. Foram construídas também, seções

de referência para a comparação de desempenho entre as diferentes soluções através de

recapeamento simples. Esta iniciativa foi viabilizada através da assinatura de um protocolo de

pesquisa entre o Consórcio Univias, Universidade de Passo Fundo, Huesker Ltda e 6D Solutions.

São apresentadas as etapas de planejamento do experimento, objetivos almejados, premissas

consideradas e detalhes da construção do trecho.

PALAVRAS-CHAVE: sistemas anti-reflexão de trincas, restauração de pavimentos

1 – Consórcio Univias: Av. Amazonas, 576 CEP 90240-541 – Porto Alegre/RS, Fone: 51 3326 2626

– ruiklein.eng@univias.com.br 2 – Universidade de Passo Fundo: Campus I, Bairro São José – Passo Fundo/RS, Fone: 51 3212

5927 – pugliero@upf.br

2

1. Introdução

O Consórcio Univias possui sob sua administração aproximadamente 1.000 quilômetros de rodovias

em diferentes locais do estado do Rio Grande do Sul. Toda a extensão é constituída por pavimentos

flexíveis nas mais variadas condições, idade e configurações de materiais e camadas. A restauração

destes pavimentos torna-se um aspecto crucial na viabilidade da concessão. Desta forma, têm-se

como um interesse primordial por parte da concessionária lançar mão dos melhores materiais e

técnicas disponíveis, assegurando assim a eficácia dos investimentos.

A deterioração dos pavimentos flexíveis se dá, em última análise, sob dois mecanismos principais

(Rodrigues, 2001):

• Trincamento por fadiga da camada de revestimento;

• Acúmulo de deformações plásticas nas trilhas de roda.

A técnica de restauração dos pavimentos flexíveis mais difundida é o recapeamento em concreto

asfáltico. Nestas situações, a reflexão de trincas é, via de regra, a principal causa da deterioração

acelerada da nova camada de recapeamento. Neste contexto, a busca por técnicas e materiais

alternativos para a restauração de pavimentos flexíveis trincados torna-se de fundamental

importância, tanto técnica quanto economicamente e se aplica para tanto para a concessionária bem

como também para a malha brasileira que possui milhares de quilômetros de pavimentos flexíveis.

Percebe-se, claramente, a importância e o interesse que o assunto desperta em pesquisadores de

diversos países (Collios, 1993, Francken, 1993, Petit, et al., 1993, Rigo, et al., 1993, Vanelstraete e

Francken, 1993). No Brasil, vários trabalhos sobre a reflexão de trincas em camadas asfálticas de

recapeamento já foram desenvolvidos. Rodrigues et al., 1991, avaliaram o efeito da utilização de

geotêxteis no recapeamento da rodovia DF-003. Pinto, et al., 1991, buscaram o estabelecimento de

critérios a serem utilizados no dimensionamento de camadas asfálticas de reforço incluindo uma

camada intermediária de geotêxtil. Montestruque, 1996, e Rodrigues, 1997, desenvolveram estudos

com vistas ao estabelecimento de metodologias de projeto para restauração de pavimentos

envolvendo a utilização de geotêxteis como camada intermediária inibidora da reflexão de trincas.

2. Projeto do experimento

O projeto do experimento envolve a implantação de diferentes soluções de restauração de um

pavimento flexível que se encontrava significativamente trincado. A construção do trecho

experimental objetiva proporcionar uma comparação direta de dois diferentes materiais

desenvolvidos para serem utilizados como retardadores do aparecimento de trincas por reflexão na

nova camada asfáltica frente a soluções como o recapeamento em concreto asfáltico simples.

Para tanto, foi escolhido um segmento em uma rodovia em serviço que apresentasse condições de

um pavimento necessitando de restauração, especialmente com a presença de trincamento nas

trilhas de roda. Ainda, como parâmetro determinante para a escolha do trecho, foi priorizado um

trecho com tráfego pesado para acelerar a resposta de tal intervenção e com isso, possibilitar as

conclusões sobre as diferentes alternativas analisadas.

As principais características da construção do trecho são apresentadas na Tabela 1. Foram

executadas nove seções sendo que cada uma apresenta uma extensão de 30 ou 40 metros.

3

Tabela 1 – Projeto do Experimento

Segmento Estaca inicial Estaca finalExtensão (metros)

ReperfilagemCamada

IntermediáriaRevestimento

1 1 4 30 Hatelit C 40/17

2 4 7 30 Não

3 12 15 30 Cidex 35/70

4 15 18 30 Não

5 34 38 40 Hatelit C 40/17

6 38 42 40 Cidex 35/70

7 57 60 30 Hatelit C 40/17

8 60 63 30 Cidex 35/70

9 63 66 30 Não

CBUQ e=1cm

(faixa A -

DAER)

CBUQ e=4cm

(faixa B -

DAER)Reparos

localizados

Não

3. Características e condição do pavimento existente

3.1 – Estrutura do Pavimento Existente

A construção do referido trecho ocorreu em 1967 através de uma estrutura de pavimento constituída

de base em brita graduada e concreto betuminoso usinado a quente no revestimento. Após 17 anos

em serviço, houve uma restauração significativa. Em 1998, com o início da concessão, foi realizada

uma fresagem e recomposição com concreto asfáltico. A estrutura do pavimento existente é

apresentada na Figura 1.

Micro CA = 1cm 2001

FR+RC = 5cm 1998CBUQ+PMQ = 14cm 1984

CBUQ = 6cm 1967

BG = 20cm

ATERRO DE ROCHA = 60cm (Φmax = 15cm)

SOLO ARGILOSO #####

Micro CA = 1cm 2001

FR+RC = 5cm 1998CBUQ+PMQ = 14cm 1984

CBUQ = 6cm 1967

BG = 20cm

ATERRO DE ROCHA = 60cm (Φmax = 15cm)

SOLO ARGILOSO ##### Figura 1 – Estrutura do pavimento existente

onde,

Micro CA – Micro revestimento asfáltico a frio;

CBUQ – Concreto betuminoso usinado a quente;

4

PMQ – Pré-misturado a quente;

FR+RC – Fresagem e recomposição com CBUQ;

BG – Brita graduada.

3.2 – Tráfego atuante

O tráfego atuante na rodovia caracteriza-se por uma concentração de aproximadamente 50% do

volume diário médio de veículos comerciais (caminhões e ônibus) e pode ser classificado como

pesado (Nano AASHTO > 106). O número equivalente de repetições do eixo padrão rodoviário (N) para

os fatores de carga estabelecidos pela AASHTO, bem como o VDM é:

• Nano AASHTO = 1,8 x 106;

• VDM comercial = 1.200 (caminhões e ônibus);

• VDM total = 2.400.

3.3 – Condição da superfície

A condição do pavimento apresentava-se praticamente com toda a extensão de trilhas de rodas

trincadas, padrão FC 2 e 3 da DNER-PRO 08/94 (DNER, 1994). Alguns segmentos ao longo do

trecho apresentavam áreas com reparos, sendo que estas foram deixadas fora da segmentação das

seções-teste propriamente dita. A Figura 2 mostra as trilhas de roda completamente trincadas antes

da restauração. A Figura 3 apresenta os valores medidos para o afundamento em trilha de roda, este

último avaliado através de uma barra laser que foi utilizada simultaneamente no levantamento de

irregularidade longitudinal.

Figura 2 – Trilhas de roda completamente trincadas

5

Afundamentos em Trilha de Roda (Perfilógrafo Laser)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

273

.18

273

.23

273

.28

273

.33

273

.38

273

.43

273

.48

273

.53

273

.58

273

.63

273

.68

273

.73

273

.78

273

.83

273

.88

Estaca (km)

Trilha Roda Interna (mm)

Trilha Roda Externa (mm)

Figura 3 – Afundamentos em trilha de roda medidos com a barra laser

3.4 – Condição estrutural

Foi realizado um levantamento deflectométrico detalhado do segmento através da realização de

ensaios com o equipamento FWD-KUAB, medindo bacias de deformação a cada 10 metros. A

magnitude das deflexões em termos da deflexão no ponto de aplicação da carga (D0) pode ser

avaliada na Figura 4. Ainda na Figura 4, apresenta-se também a temperatura do revestimento no

momento do levantamento.

Levantamento Deflectométrico (FWD-KUAB)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

27

3.1

80

27

3.2

30

27

3.2

80

27

3.3

30

27

3.3

80

27

3.4

30

27

3.4

80

27

3.5

30

27

3.5

80

27

3.6

30

27

3.6

80

27

3.7

30

27

3.7

80

27

3.8

30

27

3.8

80

Estaca (km)

Deflexão D0 (0,01mm)

Temp pavimento (ºC)

Figura 4 – Deflexão no ponto de aplicação da carga (D0) e temperatura do revestimento

6

3.5 – Condição Funcional

A condição funcional, aqui atribuída basicamente em termos da irregularidade longitudinal do

pavimento, pode ser verificada na Figura 5.

Irregularidade Longitudinal - QI (Perfilógrafo Laser)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

27

3.1

7

27

3.2

2

27

3.2

7

27

3.3

2

27

3.3

7

27

3.4

2

27

3.4

7

27

3.5

2

27

3.5

7

27

3.6

2

27

3.6

7

27

3.7

2

27

3.7

7

Estaca (km)

QI (contagens/km)

QI Trilha Interna

QI Trilha Externa

QI médio

Figura 5 – Irregularidade longitudinal medida através de perfilógrafo laser

4. Caracterização dos Materiais

4.1 – Grelhas

Foram utilizados no experimento dois materiais diferentes para exercerem a função de camada

inibidora do trincamento na camada de recapeamento. Ambas foram instaladas na interface

pavimento antigo/recapeamento. Trata-se de uma geogrelha e uma grelha de fibra de vidro.

A geogrelha utilizada é denominada comercialmente de Hatelit C 40/17, fabricada com filamentos

de poliéster de alta tenacidade com recobrimento betuminoso formando malhas de 40x40

milímetros com resistência nominal a tração de 50 kN/m (Figura 6).

A grelha de fibra de vidro utilizada é donominada comercialmente como CIDEX 35 70. A mesma

possui uma estrutura de malha de 25x40 milímetros com resistência de 70 kN/m no sentido

transversal (Figura 7).

7

Figura 6 – Detalhe da geogrelha de poliéster (esquerda) e da grelha de fibra de vidro (direita) já

instaladas no campo

4.2 – Misturas Asfálticas

A camada de recapeamento foi executada com concreto asfáltico (Tabela 2) nas condições normais

para uma camada final de rolamento. Desta forma, a granulometria dos agregados, o ligante

asfáltico, a usinagem, o espalhamento e a compactação foram realizadas com procedimentos e

equipamentos convencionais. Apenas em algumas seções, devido ao elevado grau de deterioração

do revestimento, foi necessária a execução de uma camada de reperfilagem (Tabela 3) para

uniformizar a superfície e permitir a instalação adequada das grelhas.

Tabela 2 – Características da mistura asfáltica da camada de recapeamento

LIGANTE ASFÁL. CAP 50/60

TIPO DE MATERIAL CBUQ % 5.60

FAIXA DAER B t/m³ 2.490

% 4.20

% 77.00

kgf 1400

(x 0,01") 12.00

ORIGEM DOS AGREGADOS CONPASUL (ESTRELA/RS)

100.0 100.0 100.0 100.0

88.7 100.0 80.0 100.0

80.8 90.0 70.0 90.0

57.8 69.8 50.0 70.0

37.9 45.9 35.0 50.0

18.0 24.7 18.0 29.0

13.0 19.2 13.0 23.0

8.0 13.6 8.0 16.0

4.2 8.2 4.0 10.0

15.2

10.6

6.2

TEOR ÓTIMODENSIDADE APARENTEVOLUME VAZIOS

RBV

FAIXA DE TRABALHOPROJETO FAIXA DAER - B

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Pó de Pedra

ESTABILIDADEFLUÊNCIA

CARACTERÍSTICAS MISTURA

3/8"

Peneira% pass

1/2"3/4"

# % pass % pass

100.0

94.7

nº 50

86.8

63.8

41.9

20.7

nº 100

nº 4nº 8

nº 30

nº 200

CARACTERÍSTICAS DA MISTURA - MARSHALL

18%

20%

62%

Brita 3/4"Brita 3/8"

8

Tabela 3 – Características da mistura de textura fina utilizada na reperfilagem

LIGANTE ASFÁL. CAP 50/60

TIPO DE MATERIAL CBUQ % 5.70

FAIXA DAER A g/cm³ 2.456

% 4.00

% 79.00

kgf 1170.00

(x 0,01") 13.40

ORIGEM DOS AGREGADOS CONPASUL (ESTRELA/RS)

100.0 100.0 100.0 100.0

100.0 100.0 100.0 100.0

92.9 100.0 80.0 100.0

58.2 70.2 55.0 75.0

37.2 45.2 35.0 50.0

18.1 26.1 18.0 29.0

13.2 21.2 13.0 23.0

10.6 16.6 8.0 16.0

4.5 10.0 4.0 10.0

17.2

13.6

6.5

TEOR ÓTIMODENSIDADE APARENTEVOLUME VAZIOS

RBV

FAIXA DE TRABALHOPROJETO FAIXA DAER - A

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Pó de Pedra

ESTABILIDADEFLUÊNCIA

CARACTERÍSTICAS MISTURA

3/8"

Peneira% pass

1/2"3/4"

# % pass % pass

100.0

100.0

nº 50

98.9

64.2

41.2

22.1

nº 100

nº 4nº 8

nº 30

nº 200

CARACTERÍSTICAS DA MISTURA - MARSHALL

0%

38%

62%

Brita 3/4"Brita 3/8"

4.3 – Pintura de ligação

Um dos aspectos de maior importância para a garantia do sucesso na instalação de camadas

intermediárias como as grelhas ou até mesmo geotêxteis é a impregnação desta pelo ligante

asfáltico aplicado na pintura de ligação. Klein et al (2003) aponta a importância deste aspecto como

primordial para o sucesso ou o fracasso na instalação de mantas e grelhas como camadas

intermediárias. Desta forma, a pintura de ligação durante a execução do trecho experimental foi

controlada de modo a garantir que as taxas recomendadas pelos fabricantes das grelhas fossem

atingidas. O material utilizado na pintura de ligação foi a emulsão asfáltica RR-2C. As taxas

efetivamente aplicadas em cada segmento são apresentadas nas Figuras 7 a 10.

5. Construção do Trecho Experimental

O trecho experimental foi construído em 27 de janeiro de 2004 entre os quilômetros 273+190 ao

273+870, lado direito (faixa 2) da rodovia BR-386/RS, a aproximadamente 30 quilômetros do

município de Soledade / RS. Foram construídas 9 diferentes (Figuras 7 a 10) seções para 3 situações

distintas (SART com geogrelha, SART com grelha de fibra de vidro e recapeamento simples).

A construção do trecho foi realizada no sentido crescente ao estaqueamento da rodovia e

contemplou as seguintes e principais atividades:

• Execução de reperfilagem nos segmentos compreendidos entre as estacas 1 a 7 e 12 a 18. No

segmento compreendido entre as estacas 34 a 42 foram realizadas correções localizadas de

modo a garantir uma superfície regular para a instalação das grelhas. A reperfilagem foi

executada com concreto asfáltico a quente de textura fina (faixa A – DAER/RS);

• Pintura de ligação nas taxas recomendadas pelos fabricantes das grelhas e nos segmentos

sem a presença de reforço, taxas convencionais para a execução de recapeamento simples

em concreto asfáltico. A pintura de ligação foi executada com emulsão asfáltica RR-2C.

• Nas seções contempladas com SART a instalação das grelhas foi realizada conforme

recomendações dos fabricantes. Ambas as grelhas não necessitaram de maiores cuidados

9

para a instalação, bastando desenrolá-las sobre a superfície (de forma manual ou com auxílio

mecânico);

• Espalhamento da camada de concreto asfáltico em uma espessura de aproximadamente 4

centímetros;

• Compactação da camada de concreto asfáltico de forma convencional utilizando 2

compactadores de pneus (28 passadas do primeiro e 18 do segundo) e um rolo compactador

do tipo tandem para acabamento.

Figura 7 – Segmentos com geogrelha e recapeamento simples

Figura 8 – Segmentos com grelha de fibra de vidro e recapeamento simples

Figura 9 – Segmentos com geogrelha e grelha de fibra de vidro

Figura 10 – Segmentos com geogrelha, grelha de fibra de vidro e recapeamento simples

10

Figura 11 – Segmento logo após a pintura de ligação (esquerda) e reperfilagem (direita)

Figura 12 – Instalação da geogrelha de poliéster (esquerda) e da grelha de fibra de vidro (direita)

Figura 13 – Espalhamento da camada de concreto betuminoso usinado a quente

6. Considerações finais

Foram apresentadas as etapas de planejamento e execução de um trecho experimental de pavimento

flexível recapeado com o propósito de se investigar o comportamento de diferentes tipos de grelhas

como camada intermediária anti-reflexão de trincas. A execução do trecho experimental foi

realizada no mês de janeiro de 2004 e, desde então, vem sendo realizado o monitoramento periódico

do desempenho oferecido pelos segmentos restaurados. As informações obtidas deverão permitir o

11

estabelecimento de conclusões acerca do comportamento oferecido pelo pavimento em termos da

ocorrência da reflexão de trincas ao longo de sua vida de serviço.

7. Referências Bibliográficas

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12

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